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    实验是实现科学探究的重要途径.请回答以下有关化学实验的问题.
    (1)下列实验操作中不正确的是______(填标号).
    ①制备气体前检查装置的气密性②加热实验结束时,用嘴吹灭酒精灯③将用剩的药品放回原试剂瓶中④实验室制备并用排水法收集氧气时,导管口一有气泡产生时,即立即收集
    (2)在实验室里,可用过氧化氢溶液与二氧化锰混合反应制取氧气,则制取氧气应选择的发生装置为______,要收集比较纯净的氧气应选择的装置是______(填标号).

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    本题信息:化学问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “实验是实现科学探究的重要途径.请回答以下有关化学实验的问题.(1)下列实验操作中不正确的是______(填标号).①制备气体前检查装置的气密性②加热实验结束...” 主要考查您对

加热器皿—酒精灯

装置气密性检验

氧气的制取和收集

实验室制取和收集气体的思路

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酒精灯:
是以酒精为燃料的加热工具,用于加热物体。酒精灯由灯体、灯芯管和灯帽组成。酒精灯的加热温度400—500℃,适用于温度不需太高的实验,特别是在没有煤气设备时经常使用。
以酒精灯酒精灯酒精(乙醇,C2H5OH)为燃料的加热工具,用于加热物体。
          
                         酒精灯

组成:
酒精灯由灯壶、灯芯、灯芯管、酒精和灯帽组成。
酒精灯的加热温度400—600℃,适用于温度不需太高的实验,特别是在没有煤气设备时经常使用。
酒精灯的容积:100ml,150ml。
(1)酒精灯是由灯帽、灯芯和盛有酒精的灯壶三大部分所组成。
(2)正常使用的酒精灯火焰应分为焰心、内焰和外焰三部分。加热时应用外焰加热。近年来的研究表明:酒精灯火焰温度的高低顺序为:内焰>外焰>焰心。理论上一般认为酒精灯的外焰温度最高,由于外焰与外界大气充分接触,燃烧时与环境的能量交换最容易,热量释放最多,致使外焰温度高于内焰。
(3)若要灯焰平稳,并适当提高温度可加金属网罩;金属网罩可用废旧的铁窗纱自制。

主要用途:
(1)作为热源灯具;
(2)进行焰色反应。

使用方法:
(1)新购置的酒精灯应首先配置灯芯。灯芯通常是用多股棉纱线拧在一起,插进灯芯瓷套管中。灯芯不要太短,一般浸入酒精后还要长4—5cm。
对于旧灯,特别是长时间未用的灯,在取下灯帽后,应提起灯芯瓷套管,用洗耳球或嘴轻轻地向灯内吹一下,以赶走其中聚集的酒精蒸气。再放下套管检查灯芯,若灯芯不齐或烧焦都应用剪刀修整为平头等长。
(2)新灯或旧灯壶内酒精少于其容积1/4的都应添加酒精。酒精不能装得太满,以不超过灯壶容积的3/4为宜。(酒精量太少则灯壶中酒精蒸气过多,易引起爆燃;酒精量太多则受热膨胀,易使酒精溢出,发生事故。)添加酒精时一定要借助个小漏斗,以免将酒精洒出。燃着的酒精灯,若需添加酒精,必须熄灭火焰。决不允许燃着时加酒精,否则,很易着火,造成事故。万一洒出的酒精在桌上燃烧起来,要立即用湿棉布铺盖灭。用完酒精灯,火焰必需用灯帽盖灭,不可用嘴吹灭,以免引起灯内酒精燃烧,发生危险。
(3)新灯加完酒精后须将新灯芯放入酒精中浸泡,而且移动灯芯套管使每端灯芯都浸透,然后调好其长度,才能点燃。因为未浸过酒精的灯芯,一经点燃就会烧焦。
(4)点燃酒精灯一定要用燃着的火柴,决不能用一盏酒精灯去点燃另一盏酒精灯。否则易将酒精洒出,引起火灾。
(5)加热时若无特殊要求,一般用温度最高的外焰来加热器具。加热的器具与灯焰的距离要合适,过高或过低都不正确。与灯焰的距离通常用灯的垫木或铁环的高低来调节。被加热的器具必须放在支撑物(三脚架、铁环等)上或用坩埚钳、试管夹夹持,决不允许手拿仪器加热。
(6)熄灭酒精灯:加热完毕或要添加酒精需熄灭灯焰时,可用灯帽将其盖灭,如果是玻璃灯帽,盖灭后需再重盖一次,放走酒精蒸汽,让空气进入,免得冷却后盖内造成负压使盖打不开;如果是塑料灯帽,则不用盖两次,因为塑料灯帽的密封性不好。决不允许用嘴吹灭。
不用的酒精灯必须将灯帽罩上,以免酒精挥发,因为酒精灯中的酒精,不是纯酒精,所以挥发后,会有水在灯芯上,致使酒精灯无法点燃。
(7)酒精灯不用时,应盖上灯帽。如长期不用,灯内的酒精应倒出,以免挥发;同时在灯帽与灯颈之间应夹小纸条,以防粘连。
(8)要用酒精灯的外焰加热,给玻璃仪器加热时应把仪器外壁擦干否则仪器炸裂,给试管中的药品加热,首先必须预热,然后在对着药品部位加热。加热时不能让试管接触灯芯,否则试管会炸裂。
物质加热
使用酒精灯时,先要检查灯芯,如果灯芯顶端不平或已烧焦,需要剪去少使其平整,然后检查灯里有无酒精,灯里酒精的体积应大于酒精灯容积的1/4,少于2/3。在使用酒精灯时,应注意,绝对禁止用酒精灯引烧另一盏酒精灯,而应用燃着的火柴或木条来引燃;用完酒精灯,必须用灯帽盖灭{要盖两下},不可用嘴去吹灭,否则可能将火焰沿灯颈压入灯内,引起着火或爆炸。不要碰倒酒精灯,万一洒出的酒精在桌上燃烧起来,不要惊慌,应立即用湿抹布扑盖。酒精灯灯焰分外焰、内焰、焰心三部分,在给物质加热时,应用外焰加热,因为外焰温度最高。注意:
(1)在用酒精灯加热可以用试管、烧瓶、烧杯、蒸发皿来给液体加热,在加热固体时可用干燥的试管、蒸发皿等,有些仪器如集气瓶、量筒、漏斗等不允许用酒精灯加热。(烧杯、烧瓶不可直接放在火焰上加热,应放在石棉网上加热)
(2)如果被加热的玻璃容器外壁有水,应在加热前擦拭干净,然后加热,以免容器炸裂。
(3)加热的时候,不要使玻璃容器的底部跟灯芯接触,也不要离得很远,距离过近或过远都会影响加热效果,烧得很热的玻璃容器,不要立即用冷水冲洗,否则可能破裂,也不要立即放在实验台上,以免烫坏实验台。
(4)给试管里的固体加热,应行进行预热,预热的方法是:在火焰上来回移动试管,对已固定的试管,可移动酒精灯,待试管均匀受热后,再把灯焰固定在放固体的部位加热。
(5)给试管里的液体加热,也要进行预热。同时注意液体体积最好不要超过试管体积1/3,加热时,使试管斜一定角度(45°左右),在加热时要不时地移动试管,为避免试管里的液体沸腾喷出伤人,加热时切不可将试管口朝着自己和有人的方向,试管夹应夹在试管的中上部,手应该持试管夹的长柄部分,以免大拇指将短柄按下,造成试管脱落。
(6)特别注意在夹持时应该从试管底部往上套,撤除时也应该由试管底部撤出。

使用注意事项
(1)不能在燃着酒精灯时添加酒精,酒精量不超其容积的2/3,也不能少于1/4。
(2)严禁用燃着的酒精灯去点燃,用酒精灯的外焰加热物质。
(3)熄灭时用灯帽盖灭,灯要斜着盖住,否则有危险。
(4)不用时盖好灯帽,以免酒精挥发。
(5)不能用燃着的酒精灯去点燃另一个酒精灯,防止酒精溢出,发生火灾。

安全指南:
因为酒精易挥发,易燃,使用酒精灯时必须注意安全。万一洒出的酒精在灯外燃烧,不要慌张,可用湿抹布或砂土扑灭。
装置气密性检验采用的一般方法:
通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系,依据改变体系内压强时产生的现象(如气泡的生成,水柱的形成,液面的升降等)来判断装置气密性的好坏。在实际检验过程中,由于气体发生器结构不同,因此检验方法也有一定的差异。
注意事项:
在中学化学实验及有关实验设计习题中,经常涉及装置的气密性检验问题。一般说来,无论采用那种装置制取气体,在成套装置组装完毕装入反应物之前,必须检查装置的气密性,以确保实验的顺利进行。
一些常见装置的检验方法总结如下,以供同学们参考:

1.如图1,此装置为最简易的制取气体装置,对于该装置的气密性检查,主要是通过气体受热后体积膨胀,压强增大。
   
具体方法为:把导管口的下端浸入水中,用双手紧握试管。如果观察到导气管口有气泡冒出,则证明装置不漏气。
注意:若外部气温较高,实验现象不明显,我们可以使用酒精灯对试管底部微微加热,但现象一定要注意撤走酒精灯后,导管中能形成一段水柱,并且一段时间不下降,才能说明气密性好。

2.如图2所示,此装置漏斗与大气相通,无法如上例那样进行检查。要进行其气密性检查,首先要考虑的问题是如何使锥形瓶不直接通过漏斗与大气相通。要解决这一问题,显而易见的用水(或液体)做液封,从而实现这一目的。
  
具体方法为:从漏斗加入一定量的水,使漏斗的下端管口浸没在液面以下,夹紧弹簧夹,再加入少量的水,停止加水后,漏斗中与锥形瓶中液面差(即水柱高度)保持不变,说明该装置不漏气。

3.图3为启普发生器。该装置的原理与上图2的原理是一样的,但主要是该装置中弹簧夹被活塞代替。
  
具体方法为:关闭导气管上的活塞,从球形漏斗中加入足量的水,使球形漏斗中出现水柱,水柱高度在一段时间内保持不变,则说明装置不漏气。

4.图4为利用双氧水和二氧化锰制取氧气的实验室装置,利用分液漏斗等仪器。这套装置与图2或图3不同,主要的原理与图1一样。
  
具体方法是:关闭分液漏斗上的活塞,把导气管的一端浸入水中,用双手紧握试管底部。如果观察到导气管口有气泡冒出,而且在松开手后,导管中形成一段水柱,则证明装置气密性好,不会漏气。

氧气的制取是初中化学的重点,也是历年中考的热点。我们不仅要学好氧气制取的知识,而且要触类旁通,逐步掌握实验室制取气体的一般思路和方法。中考对制取氧气的考查主要集中在药品选用、实验装置、操作步骤等方面。
实验室制取收集氧气:

过氧化氢制氧气 高锰酸钾制氧气
药品和反应原理 2H2O22H2O+O2 2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2
发生装置 固液常温型
固体加热型
收集装置 氧气可用排水法收集,也可用向上排空气法收集
整体装置图
操作步骤 ①检查装置气密性
②再锥形瓶中装入二氧化锰
③塞好带有长颈漏斗和导管的橡皮塞(长颈漏斗的下端一定在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中跑出来)
④向长颈漏斗中加入过氧化氢溶液
⑤收集氧气
①检查装置气密性
②将药品平铺在试管底部,用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口(用高锰酸钾制取氧气,还要在管口放一小团棉花)
③将试管固定在铁架台上
④点燃酒精灯,预热后加热试管
⑤当导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集气体
⑥收集完毕,先将导管移出水面
⑦熄灭酒精灯。加热高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰的混合物)制氧气,用排水法收集,其操作步骤可概括为:“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”7个字。可用谐音记忆为“茶庄定点收利息”。
注意事项 ①伸入试管或锥形瓶中的导管应刚刚露出橡皮塞即可,否则不利于气体的导出。
②用排水法收集氧气时,导管应刚伸人集气瓶口即可,过长不利于水的排出,气体不易收集满。
③用向上排空气法收集氧气时,导管要伸入集气瓶的底部,否则不利于空气的排出,收集的气体不纯。
④用长颈漏斗时,长颈漏斗末端应在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中逸出。
①药品要平铺在试管底部,均匀受热。
②试管口要略向下倾斜,防止药品中湿存的水分受热后变成水蒸气,遇冷凝结成水倒流回试管底部,使试管炸裂。
③铁架台的铁夹要夹在试管的中上部(或距离试管口1/3处)。
④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可,这样便于气体导出。
⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中(瓶口要在水面下)。
⑥加热时要先使试管均匀受热,然后酒精灯外焰要对准药品所在部位加热。
⑦用排水法收集气体时,应注意当气泡连续均匀冒出时再收集,否则收集的气体中混有空气,当集气瓶口有大盆气泡冒出时,证明已集满。
⑧停止加热时,应先把导管从水里撤出,再撤掉酒精灯。如果先熄灭酒精灯,试管内气体温度降低,压强减小,水槽中的水就会被倒吸入热的试管内,使试管炸裂。
⑨用高锰酸钾制氧气时,试管口要放一小团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒进人导管。
⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为在相同状况下氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体的逸散。

实验室制取气体的思路:

      1.知识要点详解在初中化学中,主要应掌握O2、H2、CO2的实验室制法。可以从制备所需仪器、药品、反应原理、收集方法、实验装置、验满、验纯及操作要点等方面进行比较。通过比较,能够总结和归纳实验室制取气体的思路。即:研究反应原理一根据所选药品的状态和反应条件,选择适当的仪器组成相应的实验装置一根据实验装置的特点,设计合理的实验操作步骤,预测可能的注意事项一根据所制取气体的性质,选择相应的收集、检验、验满及验纯的方法。
      实验室制取气体及验证其性质的实验,属于基本操作的简单综合实验。通过对比发生装置和收集装置,总结气体的个性及几种气体的共性,提高记忆效果。 

      2.设计装置的依据制取气体的装置分两部分:气体发生装置和气体收集装置。
      发生装置的选取根据反应条件和反应物的状态而设计,收集装置是根据气体的性质(主要是物理性质)而确定的。
      确定收集装置的原则——气体的收集方法是由该气体的性质,如密度、在水中的溶解性、是否与空气或水反应、是否有毒等决定的。


气体发生装置:

①“固+固”的反应,简称“固体加热型”,装置如图A所示,如用KMnO4或KClO3和MnO2制O2
②“固+液”的反应,简称“固液常温型”,装置如图B、C、D、E。如用H2O2和MnO2制O2、用锌粒与稀H2SO4制H2或用CaCO3与稀盐酸制CO2。同B装置相比,D装置具有便于添加液体药品,制取的气体量较多的优点;C装置不仅添加液体药品方便,而且可通过导管上的开关控制反应的发生和停止;E装置可通过分液漏斗的活塞控制加入药品的量和速度。

③“固+液”的反应的发生装置的其他改进:
为了节约药品,方便操作,可设计如下图所示装置,这些装置都可自动控制。

当打开弹簧夹时,溶液进入反应器内开始反应;当关闭弹簧夹时,气路不通,反应产生的气体将溶液压出反应器外,液体与同体分离,反应停止。

气体收集装置:

收集装置
选择条件 难溶或微溶于水,与水不发生化学反应的气体。如:H2、 O2、CH4 不与空气发生反应,密度比空气密度大的气体。如:O2、 CO2 不与空气发生反应,密度比空气密度小的气体。如:H2、CH4
说明 ①使用排水法收集的气体较纯净,但缺点是会使收集的气体中禽有水蒸气。当导管口有连续均匀的气泡冒出时才开始收集,当有大量气泡从集气瓶口冒出时,表明气体已收集满。
②用向上排空气法收集气体,应注意将导管伸到接近集气瓶瓶底,同时应在瓶口盖上玻璃片,以便尽可能地排尽空气,提高所收集气体的纯度。使用排空气法收集的气体比较十燥,但纯度较低,需要验满(可燃性气体则要注意安全,点燃之前一定要验纯,否则有爆炸危险)

药品的选取和实验方案的设计:

(1)可行性:所选取的药品能制得要制取的气体;
(2)药品廉价易得;
(3)适宜的条件:要求反应条件易达到,便于控制;
(4)反应速率适中:反应速率不能太快或太慢,以便于收集或进行实验;
(5)气体尽量纯净;
(6)注意安全性:操作简便易行,注意防止污染。
例如:①实验室制取H2时选用锌粒,而不用镁条、铁片,原因是镁价格贵且反应速率太快而铁反应速率又太慢;酸选用稀硫酸,而不宜用稀盐酸、浓硫酸,因为用稀盐酸制得的H2,因混有HCl而不纯,而锌与浓硫酸反应不生成H2.
②制CO2时可选用用石灰石(或大理石)与稀盐酸,而不选用Na2CO3浓盐酸、稀硫酸,原因是Na2CO3,反应速率太快,浓盐酸易挥发出HCl气体,稀硫酸反应不能进行到底,也不能煅烧石灰石,因为条件不易达到,不呵操作;
④用KClO3、过氧化氢制O2时,要加少量的MnO2,作催化剂,以加快反应的速率

实验室制取气体的实验操作程序:

实验室制取气体存选择好药品、仪器后操作的一般程序:
(1)组装仪器:一般按从左到右,从下到上的顺序进行;
(2)检查装置气密;
(3)装药品:若是固体跟液体反应,一般是是先装入固体再加入液体;
(4)准备收集装置:若用排水法收集气体时,应在制取气体之前将集气瓶盛满水;
(5)制取气体;
(6)收集气体并验满;
(7)拆洗仪器。
注意:①给同体加热时.试管口要略向下倾斜;
②用加热KMnO4或KClO3(MnO2作催化剂)的方法制取O2,若用排水法收集,实验完毕时应先把导管移出水槽再移走酒精灯;
③固体跟液体反应制取气体时,要注意长颈漏斗末端要插入液面以下进行液封,以防漏气。

装置的选取与连接:

实验室制取气体的实验往往与气体的净化、气体的干燥综合在一起。气体综合实验的装置选择及连接顺序为:


气体净化的几种方法:

(1)吸收法:用吸收剂将杂质气体吸收除去。如除去CO中混有的少量CO2,可先用浓NaOH溶液吸收CO2,再用浓硫酸等干燥剂除去水蒸气。常用吸收剂如下表:
吸收剂 吸收的气体杂质 吸收剂 吸收的气体杂质
可溶性的气体:HCl,NH3 NaOH CO2,HCl,H2O
无水CuSO4 H2O 碱石灰 CO2,HCl ,H2O
灼热的铜网 O2 NaOH CO2,HCl
灼热的CuO H2,CO 浓硫酸 H2O
(2)转化法:通过化学反血,将杂质气体转化为所要得到的气体:如除去CO2中的CO,可将混合气体通过足量的灼热CuO+COCu+CO2

气体的干燥:

气体的干燥是通过干燥剂来实现的,选择干燥剂要根据气体的性质。一般原则是:酸性干燥剂不能用来干燥碱性气体,碱性干燥剂不能用来干燥酸性气体,干燥装置由干燥剂的状念决定.
(1)常见的干燥剂
干燥剂 可干燥的气体 不可干燥的气体
名称或化学式 酸碱性 状态
浓H2SO4 酸性 液体 H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CO NH3
固体NaOH、生石灰,碱石灰(氢氧化钠和生石灰的混合物) 碱性 固态 H2、O2、N2、CH4、CO、NH3 CO2、SO2、HCl
无水CaCl2 中性 固态 除NH3外的所有气体 NH3

(2)干燥装置的选择
 ①除杂试剂为液体时,常选用洗气瓶,气体一般是 “长进短出”,如下图A。
②除杂试剂为同体时,常选用干燥管(球形或u 形),气体一般是“大进小出”,如下图B、C。
③需要通过加热与固体试剂发生化学反应除去的气体,常采用硬质玻璃管和酒精灯,如下图D。


装置连接顺序的确定规律:

(1)除杂和干燥的先后顺序
①若用洗气装置除杂,一般除杂在前,干燥在后。原因:从溶液中出来的气体通常混有水蒸气,干燥在后可将水蒸气完全除去。如除去CO中混有的CO2和水蒸气,应将气体先通过。NaOH溶液,再通过浓H2SO4
②若用加热装置除杂,一般是干燥在前,除杂在后。如除去CO2中混有的CO和水蒸气,应将气体先通过浓H2SO4,再通过灼热的CuO。
(2)除去多种杂质气体的顺序一般是先除去酸性较强的气体。如N2中混有 HCl、H2O(气)、O2时,应先除去HCl,再除去水,最后除去O2(用灼热的铜网)。
(3)检验多种气体的先后顺序(一般先验水蒸气):有多种气体需要检验时,应尽量避免前步检验对后步检验的干扰。如被检验的气体中含有CO2和水蒸气时,应先通过无水CuSO4。检验水蒸气,再通过澄清的石灰水检验CO2.

确定气体收集方法的技巧:

(1)排水集气法适用于“不溶于水且小与水反应的气体”,如下图A。
(2)向上排空气法适用于“密度比空气大且小与空气成分反应的气体”(相对分子质量大于29的气体),如下图B。
(3)向下排空气法适用于“密度比空气小且小与空气成分反应的气体”(相对分子质量小于29的气体),如下图C。

 (4)不能用排空气法收集的气体
①气体的密度与空气的密度相近时不能用排空气法收集
②当气体与空气中某一成分反应时不能用排空气法收集
(5)有毒气体收集方法的确定
①有毒,但气体难溶于水时,一般采用排水法收集。如下图D
②有毒,但气体叉易溶于水时,则采用带双孔胶塞(一长一短的导气管)的集气瓶利用排空气法收集该气体,但必须接尾气处理装置,以免多余的有毒气体逸散到空气中污染空气,如收集氨气可用图E。


气体制取实验中关于仪器或装置选择题目的解题技巧:

(1)需要研究气体实验室制法的化学反应原理;
(2)需要研究制取这种气体所应采用的实验装置;
(3)需要研究如何证明制得的气体就是要制取的气体。
根据给出的仪器或装置进行选取时,应明确制取气体的发生装置主要是两套(同体加热型和固液常温型),依据反应物的状态和反应条件来确定选用哪套发生装置;气体的收集装置主要就是三套(向上排空气法、向下排空气法和排水法),依据气体的性质来确定选用什么样的收集装置。选择仪器时要注意先对实验原理进行判断,然后再根据原理确定装置所需要的仪器。
实验室制取气体的思路图:


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